KR101595937B1 - 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선 - Google Patents

가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법는, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강을 신선하여 강선을 제조하는 단계; 아연 도금조에서 상기 강선을 1차 도금하며, 상기 철이 확산되어 철과 아연이 혼합된 철-아연 합금층과, 상기 철-아연 합금층 위에 형성되는 아연 도금층을 형성하는 제1 도금단계; 상기 철-아연 합금층은 철-아연-알루미늄 합금층으로 변성되고, 상기 아연 도금층은 아연-알루미늄 합금층으로 변성되도록, 상기 제1 도금단계 후 아연-알루미늄 도금조에서 2차 도금하는 제2 도금단계;를 포함하고, 상기 철-아연-알루미늄 합금층의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층과 상기 아연-알루미늄 합금층을 합한 두께의 40% 내지 60%인 도금강선으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선{Method for manufacturing high-strength plating steel wire and strand to strengthen overhead transmission wire and a steel wire and strand manufactured using the same}
본 발명은 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선에 관한 것으로, 고강도이면서 전기저항이 낮아 전력손실을 줄일 수 있도록 한 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선에 관한 것이다.
최근, 산업의 발전에 따라 전력 수요가 급증하여 높은 전력을 송전할 수 있는 가공송전선의 요구가 많아지고 있다. 가공송전선 보강용 강선은 전력을 수송하는 상기 가공송전선의 보강을 위해 사용되는 강선이다. 가공송전선 보강용 강선은 가공송전선의 전력 수송에 지장을 주지 않으면서도 가공송전선을 보강해야 한다.
도1은 가공송전선의 단면을 도시한 것이다. 도1에 도시된 바와 같이, 가공송전선(1)은 중심 측에 보강용 강선(2)이 배치되고, 외측에 도전성의 알루미늄 와이어(3)가 배치된다. 상기 중심측의 보강용 강선(2)은 일반적으로 여러 가닥이 꼬여진 강연선(4)이며, 상기 강연선(4)의 외측으로 전력 수송을 위한 알루미늄 와이어(3)가 여러 가닥 배치된다.
기존의 가공송전선 보강용 강선은 탄소 함량이 0.6 내지 0.8 중량 % 함유된 강선으로서, 인장강도가 1300 내지 1860Mpa 정도로 형성된다. 그러나 이러한 기존 보강용 강선은 인장강도가 낮아서 중심측에 보강용 강선을 많이 배치해야 하고, 결과적으로 도전층 기능을 수행하는 알루미늄 와이어가 상대적으로 줄어들게 되어 알루미늄 와이어의 단면적을 증가시키는데 한계를 가진다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 탄소(C) 0.6 내지 0.8 중량 %, 망간(Mn) 6.0 내지 15.0 중량%, 니켈(Ni) 4.0 내지 8.0 중량%, 크롬(Cr) 16.0 내지 20.0 중량%, 질소(N) 0.2 내지 0.5 중량%의 조성을 갖는 질소강을 사용하여 인장강도를 향상시킨 시도가 있으나, 망간, 니켈, 크롬은 고가이므로 강선의 단가를 급격히 향상시키는 단점이 있다.
또한, 스테인레스강선이나, 철(Fe)과 니켈(Ni)의 합금에 탄소(C), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 나이오븀(Nb), 바나듐(V) 등을 복합 첨가한 인바와이어(invar wire)가 고송전 전력케이블에 적용되고 있으나, 이 또한 모두 고가의 원소가 포함되어 단가를 향상시키는 단점이 있다.
공개특허공보 제2002-0029539호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 고강도이면서 전기저항이 낮아 전력손실을 줄일 수 있도록 한 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선의 제조방법은, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강을 신선하여 강선을 제조하는 단계; 아연 도금조에서 상기 강선을 1차 도금하며, 상기 철이 확산되어 철과 아연이 혼합된 철-아연 합금층과, 상기 철-아연 합금층 위에 형성되는 아연 도금층을 형성하는 제1 도금단계; 상기 철-아연 합금층은 철-아연-알루미늄 합금층으로 변성되고, 상기 아연 도금층은 아연-알루미늄 합금층으로 변성되도록, 상기 제1 도금단계 후 아연-알루미늄 도금조에서 2차 도금하는 제2 도금단계;를 포함하고, 상기 철-아연-알루미늄 합금층의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층과 상기 아연-알루미늄 합금층을 합한 두께의 40% 내지 60%인 도금강선으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 도금단계는, 460℃ 내지 500℃로 유지되는 상기 아연 도금조에서 20초 내지 150초 동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 도금단계는, 460℃ 내지 500℃로 유지되는 상기 아연 알루미늄 도금조에서 20초 내지 150초 동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 철-아연-알루미늄 합금층에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함된 것이 바람직하다.
또한, 상기 강을 신선하는 단계에서 상기 강은 신선 가공량은 80% 내지 90 %로 가공되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도금강선은 인장강도 2000MPa 이상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도금강선의 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선의 제조방법은, 상기한 도금강선을 여러 가닥 꼬아서 제조된다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선은, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강선; 및 상기 강선의 외주면에 도금되며 철과 아연과 알루미늄이 혼합된 철-아연-알루미늄 합금층과, 상기 철-아연-알루미늄 합금층의 외주면에 도금되며 아연과 알루미늄이 혼합된 아연-알루미늄 합금층을 갖는 합금층;을 포함하며, 상기 철-아연-알루미늄 합금층의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층과 상기 아연-알루미늄 합금층을 합한 두께의 40% 내지 60%로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 인장강도는 2000Mpa 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 철-아연-알루미늄 합금층에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른, 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선은 상기한 고강도 도금 강선이 여러 가닥 꼬아진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선은, 고강도이면서 전기저항이 낮아 전력손실을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
도1은 종래 가공송전선의 단면도
도2는 본 발명 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선의 제조공정의 개념도,
도3은 도2의 공정에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선의 단면도,
도4는 본 발명 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선이 적용된 가공송전선의 단면도이다.
본 발명은 가공송전선 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선의 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조된 강선 및 강연선에 관한 것이다. 가공송전선은 전력 수송을 위해 사용되는 것으로, 보강용 고강도 도금 강선 및 강연선은 상기 가공송전선의 보강을 위해 사용되는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조공정의 개념도이고, 도3은 도2의 공정에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 단면도이다.
먼저 도2 및 도3을 참조하여, 본 발명의 일 측면에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법은, 강을 신선하여 강선(10)을 제조하는 단계, 제1 도금단계, 및 제2 도금단계를 포함한다.
상기 강을 신선하여 강선(10)을 제조하는 단계는, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강을 신선하여 강선(10)을 제조하는 단계이다.
본 실시예에 따르면, 상기 강은 신선 가공율이 10% 내지 20%로 가공된다. 신선 가공율이 10% 내지 20%로 가공되므로, 상기 강은 최초 직경에 비하여 80% 내지 90% 범위 내로 직경이 축소되도록 신선 가공된다.
즉, 신선가공량이 80% 내지 90%로 가공된다. 신선가공량이 80% 미만인 경우, 본 발명이 확보하고자 하는 인장강도 2000MPa 이상이 확보되지 않고, 신선가공량이 90%를 초과하면 강선(10)의 전기저항이 증가하여 전력손실이 많아지므로 바람직하지 못하다.
상기 탄소(C)는 강의 강도를 높이는 가장 효과적이면서 경제적인 원소로서, 본 발명 실시예에 따르면, 탄소 함량을 0.9 중량% 이상으로 하여 2000MPa 이상의 고 인장강도를 확보한다.
탄소 함량이 1.2 중량%를 초과하는 경우에 신선에 필요한 연성이 급격히 저하되기 때문에, 탄소의 함량 범위는 0.9 중량 % 내지 1.2 중량%로 한다.
규소(Si)는 펄라이트 중의 페라이트를 고용 강화하는 원소로 고강도화에 효과적이며, 후술하는 제1 도금단계(아연도금조에서 도금) 및 제2 도금단계(아연-알루미늄 도금조(40)에서 도금) 수행시 세멘타이트의 분해를 억제하여 강도 저하를 방지하는 역할을 한다.
따라서, 고강도화를 위해서 1.0 중량% 이상으로 첨가하는 것이 필요하고, 1.5 중량% 를 초과하는 경우에는 페라이트의 연성을 급격히 감소시키고 표면 조직결함을 유발할 수 있으므로, 그 상한을 1.5 중량%로 한다.
망간(Mn)은 강의 강도를 증가시키며 소입성을 증가시켜 펄라이트 변태를 지연시키는 원소로, 다소 느린 냉각 속도에서도 미세 펄라이트 조직을 확보하기 용이하게 하기 위해서 0.4 중량 % 이상을 첨가하고, 과도한 망간은 중심에 편석이 발생하여 중심부에 마르텐사이트 조직을 발생하여 신선성을 저해하기 때문에 그 상한을 0.6%로 한다.
크롬(Cr)은 펄라이트 라멜라 층상 간격을 미세화시켜 강도와 연성을 동시에 증가시키는 효과가 있다. 크롬의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우에는 충분한 강도를 얻지 못하며, 0.7 중량% 초과시에는 항온 변화 종료 시간이 길어져 생산성이 떨어지며, 마르텐사이트 조직을 유발할 가능성이 높아진다. 따라서, 크롬은 0.2~0.7 중량% 범위로 첨가한다.
황(S)은 0.015 중량%를 초과하는 경우, 저융점 석출물의 형태로 결정립계에 석출하여 열간취화를 유발하므로 0.015 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
인(P)은 0.015 중량%를 초과하는 경우, 주상정 사이에 편석되어 열간 취화를 일으키고, 냉간 신선 중에 균열을 유발하므로 0.015 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 제1 도금단계는 상기 강선(10)을 아연 도금조(30)에서 1차적으로 도금하는 단계이다.
상기 아연 도금조(30)에서 상기 강선(10)의 외주면에는 철-아연 합금층(21)과, 상기 철-아연 합금층(21)의 외주면에 아연 도금층(22)이 형성된다. 상기 강선(10)이 상기 아연 도금조(30)에 투입되면, 우선 철이 확산되어 철과 아연이 혼합된 철-아연 합금층(21)이 형성되고, 상기 철-아연 합금층(21) 위에 아연이 도금된 아연 도금층(22)이 형성된다.
본 실시예에 따르면, 상기 아연 도금조(30)는 460℃ 내지 500℃로 유지된다. 상기 강선(10)은 상기 아연도금조에서 20초 내지 150초 동안 수용되어 도금된다.
상기 아연 도금조(30)는 460℃ 미만으로 하는 경우, 상기 철-아연 합금층(21)의 두께를 충분히 확보하지 못하고, 500℃ 이상에서는 인장강도가 2000Mpa 보다 낮아지기 때문에, 상기 아연 도금조(30)는 460℃ 내지 500℃ 범위로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 철-아연 합금층(21)의 두께를 충분히 확보해야 하는 이유에 대하여 좀 더 설명한다. 상기 제1 도금단계가 수행된 후에, 아연-알루미늄 도금조(40)에서 제2 도금단계가 수행된다. 이때, 상기 철-아연 합금층(21)으로 알루미늄이 확산되어 철-아연-알루미늄 합금층(23)을 형성한다.
상기 알루미늄은 상기 철-아연 합금층(21)으로 확산될 뿐, 상기 철-아연 합금층(21)의 두께를 증가시키지 않기 때문에, 제2 도금단계를 거쳐 형성되는 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 상기 철-아연 합금층(21)의 두께와 동일하다.
따라서, 철-아연 합금층(21)의 두께를 충분히 확보하여야 최종적으로 전기저항이 낮은 철-아연-알루미늄 합금층(23)을 얻을 수 있으므로, 아연 도금조(30)를 460℃ 내지 500℃로 유지하여 철-아연 합금층(21)의 두께를 충분히 확보하도록 한다.
상기 제2 도금단계는 상기 제1 도금단계 후 아연-알루미늄 도금조(40)에서 2차 도금하는 단계이다.
상기 아연-알루미늄 도금조(40)에서, 상기 철-아연 합금층(21)은 철-아연-알루미늄 합금층(23)으로 변성되고, 상기 아연 도금층(22)은 아연-알루미늄 합금층(24)으로 변성된다.
구체적으로, 제1 도금단계에서 형성된 아연 도금층(22)은 아연-알루미늄 도금조(40)에서 순간적으로 녹게 되고, 상기 철-아연 합금층(21)으로 알루미늄이 확산되어 상기 철-아연 합금층(21)은 철-아연-알루미늄 합금층(23)으로 바뀌고, 상기 아연 도금층(22)은 아아연-알루미늄 합금층(24)으로 바뀐다.
본 실시예에 따르면, 상기 아연-알루미늄 도금조(40)는, 상기 아연 도금조(30)와 마찬가지로 460℃ 내지 500℃로 유지된다. 제1 도금단계를 거친 상기 강선(10)은 상기 아연-알루미늄 도금조(40)에서 20초 내지 150초 동안 수용되어 도금된다.
상기 아연-알루미늄 도금조(40)의 온도범위 및 상기 아연-알루미늄 도금조(40)에서의 도금수행시간을 상기 아연 도금조(30)와 동일한 범위로 유지하여, 작업자가 제1 도금단계 및 제2 도금단계를 수행시 제1 도금단계 및 제2 도금단계의 제어를 용이하게 할 수 있다.
물론, 상기 아연-알루미늄 도금조(40)에서의 온도 및 도금처리시간은 상기 아연 도금조(30)에서의 조건과 상이하게 설정되는 것도 가능하다. 예컨대, 상기 아연-알루미늄 도금조(40)의 온도는 아연-알루미늄이 용융 상태로 존재할 정도로 유지되는 것도 가능하다.
상기와 같은 공정을 거쳐, 상기 강은 도금 처리된 도금강선(100)으로 형성된다.
본 실시예에 따르면, 상기 강을 신선하여 강선(10)으로 제조한 후에, 제1 도금단계 및 제2 도금단계를 거쳐 아연보다 전기저항이 낮은 알루미늄을 포함하는 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 아연-알루미늄 합금층(24)을 형성하여 전기저항을 감소시킴으로써 전력 손실량을 줄일 수 있도록 한다.
구체적으로, 본 실시예에 따르면, 상기 도금강선(100)에 있어서 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께가 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 상기 아연-알루미늄 합금층(24)을 합한 두께의 40% 내지 60%로 형성된다.
상술한 바와 같이, 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 상기 아연-도금조에서 형성되는 철-아연 합금층(21)의 두께에 의존하며, 상기 아연 도금조(30)의 온도범위 및 도금처리시간에 의해 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 총 합금층(20)(철-아연-알루미늄 합금층(23)과 아연-알루미늄 합금층(24)을 포함하는 것을 의미함)의 두께에 대하여 40% 내지 60%로 형성된다.
상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께가 총 합금층(20)의 두께에 비하여 40% 이하로 형성되는 경우, 도금강선(100)의 전기저항이 3.2×10-7 Ωm 이하로 유지되지 못하여 바람직하지 않다.
또한, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께가 총 합금층(20)의 두께에 비하여 60%를 초과하여 형성하는 것은 상용 공정상 제1 도금단계 및 제2 도금단계의 공정제어가 까다로워 비용이 상승하는 단점이 있다.
예컨대, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께를 60% 이상으로 형성하기 위해서, 아연 도금조(30) 및 아연-알루미늄 도금조(40)의 온도를 극단적으로 상승시키고, 도금처리시간을 현저히 증가시켜야 하므로, 비용 상승을 초래하는 단점이 있다.
또한, 상기와 같은 공정을 거쳐, 상기 도금강선(100)은 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함되고, 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하가 되며, 인장강도 2000MPa 이상을 갖도록 형성된다.
제2 도금단계가 수행되면서, 알루미늄은 상기 제1 도금공정에 의해서 형성된 철-아연 합금층(21) 및 아연 도금층(22)으로 확산된다. 특히 알루미늄은 아연 도금층(22)보다 철-아연 합금층(21)으로 더욱 많은 양이 확산되어 고용된다. 철-아연 합금층(21)에 20% 내지 30%이 알루미늄이 확산되어 고용되고, 아연 도금층(22)에는 5% 내외의 알루미늄이 고용된다.
이하, 구체적인 실험예에 근거하여 본 발명의 작용 및 효과를 구제적으로 설명한다.
먼저, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 소재의 로드(rod)를 사용하여 항온변태 열처리 후 3.2mm로 인발 신선한 이후, 아연 도금조(30) 및 아연-알루미늄 도금조(40)에서 연속적으로 제1 도금단계 및 제2 도금단계를 수행하여 도금강선(100)을 제조하고, 상기 도금강선(100)을 7가닥을 꼬아서 강연선(200)을 제조하였다.
고강도 도금 강연선의 제조 및 평가 결과
신선가공량(%)) 아연도금조의 온도(℃) 철-아연-알루미늄 합금층의 비율 전기저항
(10-7 Ωm)		 인장강도
(MPa)		 판정
실험1 87 450 20 3.27 2230 부적합(철-아연-알루미늄 합금층 비율 미달)
실험2 87 450 25 3.22 2220 부적합(철-아연-알루미늄 합금층 비율 미달)
실험3 87 460 35 3.20 2170 부적합(철-아연-알루미늄 합금층 비율 미달)
실험4 87 470 41 3.18 2140 합격
실험5 87 490 44 3.16 2080 합격
실험6 87 500 48 3.14 2030 합격
실험7 87 510 50 3.10 1920 부적합(인장강도미달)
실험8 75 470 40 3.08 1950 부적합(인장강도미달)
실험9 80 470 41 3.10 2030 합격
실험10 90 470 42 3.19 2180 합격
실험11 92 470 41 3.24 2250 부적합(전기저항높음)
위의 표1에서, 상기 신선가공량은 강의 신선 정도를 백분위로 나타낸 것이고, 아연 도금조(30)의 온도는 제1 도금단계에서 아연 도금조(30)의 온도를 표기한 것이다.
또한 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 비율은 제2 도금단계를 수행하여 형성되는 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 총 합금층(20)(철-아연-알루미늄 합금층(23) 및 아연-알루미늄 합금층(24)을 포함한 것)에 대한 비율을 백분위로 나타낸 것이다. 전기저항은 각 실험에서 주어진 값에 10-7 Ωm을 곱한 값으로 주어지며, 인장강도의 단위는 MPa 이다.
상기 표1에 나타난 바와 같이, 실험1 내지 실험3은 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 비율이 40% 미만으로 형성되어 부적합하고, 실험1 및 실험2는 전기저항이 3.2×10-7 Ωm 보다 커서 부적합하다.
또한, 실험7에서 보듯이, 아연 도금조(30)의 온도를 510℃로 유지한 경우, 인장강도는 1920MPa로서 인장강도가 2000MPa 이상으로 확보되지 못하여 부적합하다.
또한, 신선 가공량과 관련하여, 실험8을 참조하면 신선가공량이 75%일 때, 인장강도가 2000PMa 이하로서 부적합하며, 실험11을 참조하면 신선가공량이 92%일 때 전기저항이 높아져 부적합하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 신선 가공량은 80% 내지 90%으로 유지하고, 아연도금조의 온도는 460℃ 내지 500℃의 범위로 유지할 때, 2000MPa 이상의 고강도 도금강선(100)을 확보하면서 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하로 형성되며, 가공송전송을 안정하게 보강하면서 전력손실을 줄여 송전량을 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따르면, 가공송전선 보강용 고강도 도금강선을 제공한다. 상기 고강도 도금강선(100)은 상술한 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법에 따라 제조된다.
본 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선은, 강선(10)과 합금층(20)을 포함한다.
상기 강선(10)은, 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 강선(10)은 상기한 성분을 포함한 소재의 강을 신선가공량이 80% 내지 90%로 되도록 신선하여 제조된다.
상기 합금층(20)은 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 아연-알루미늄 합금층(24)을 포함한다.
상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)은 상기 강선(10)의 외주면에 도금되며, 철과 아연과 알루미늄이 혼합된 층이다. 상기 아연-알루미늄 합금층(24)은 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 외주면에 도금되며, 아연과 알루미늄이 혼합된 층이다.
상술한 고강도 도금강선의 제조방법과 비교하여 설명하면, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23) 및 상기 아연-알루미늄 합금층(24)은, 상기 제1 도금단계 및 제2 도금단계를 거쳐 최종적으로 형성된다. 즉, 아연 도금조(30)에서 1차적으로 도금되고, 후속하여 아연-알루미늄 도금조(40)에서 2차적으로 도금되어 최종적으로 상기 합금층(20)이 형성된다.
본 실시예에 따른, 가공송전선 보강용 고강도 도금강선에 있어서, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 상기 아연-알루미늄 합금층(24)을 합한 두께의 40% 내지 60%로 형성되고, 상기 고강도 도금강선(100)의 인장강도는 2000Mpa 이상을 가지며, 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하로 형성된다. 또한, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함된다.
본 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선(100)은 상기한 고강도 도금강선의 제조방법에 의해 제조된 것으로, 그 작용 및 효과는 이미 설명한 바, 그 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따르면, 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선의 제조방법을 제공한다. 상기 고강도 도금 강연선의 제조방법은 상술한 도금강선의 제조방법에 의해 제조된 도금강선(100)을 여러 가닥 꼬아서 강연선(200)을 제조하는 것이다. 도금강선(100)을 여러 가닥 꼬는 방법은 일반적으로 공지된 바에 따르므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
도4는 본 발명 실시예에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선이 적용된 가공송전선(300)의 단면도이다. 도4에 도시된 바와 같이, 상기 강연선(200)은 상기 가공송전선(300)의 중심에 배치되며, 상기 도금강선(100)이 7가닥 꼬아져 있다. 물론, 본 실시예에서 7가닥의 강연선(200)을 예로 들었으나, 강연선(200)을 구성하는 상기 도금강선(100)의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선의 제조방법은, 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법과 실질적으로 동일한 작용 및 효과를 제공하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
이처럼, 본 발명에 따른 가공송전선 보강용 고강도 도금강선 및 강연선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 강선 및 강연선은, 인장강도를 2000MPa 이상으로 고강도 강선 및 강연선을 제공한다.
따라서, 가공송전선(300)은 보강용 고강도 도금 강연선(200)이 내측에 배치되고 외측으로 알루미늄 와이어(310)가 배치되는데, 고강도의 도금 강연선(200)을 사용함에 따라서 내측에 배치되는 고강도 도금 강연선(200)의 단면적을 줄이면서도 외측으로 배치되는 알루미늄 와이어(310)의 단면적을 증가시켜 전력 수송량을 증대시킬 수 있다.
또한, 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께를 증가시키고, 알루미늄 함량을 증대시켜, 전기저항을 낮춤으로써, 전력 손실을 감소시키면서 송전량을 높일 수 있도록 한다.
또한, 고가의 원소를 첨가하지 않고도, 인장강도를 향상시키고, 전기저항을 낮춤으로써 비용을 절감하는 효과를 제공한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10... 강선 20.. 합금층
21... 철-아연 합금층 22... 아연 도금층
23... 철-아연-알루미늄 합금층 24... 아연-알루미늄 합금층
30... 아연 도금조 40... 아연-알루미늄 도금조
100... 도금강선 200.. 강연선
300... 가공송전선 310... 알루미늄 와이어

Claims (13)

  1. 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강을 신선가공량 80% 내지 90%로 신선하여 강선을 제조하는 단계;
    아연 도금조(30)에서 상기 강선을 1차 도금하며, 상기 철이 확산되어 철과 아연이 혼합된 철-아연 합금층(21)과, 상기 철-아연 합금층(21) 위에 형성되는 아연 도금층(22)을 형성하며, 상기 아연 도금조(30)는 460℃ 내지 500℃로 유지되고 상기 1차 도금은 20초 내지 150초 동안 수행되는 제1 도금 단계;
    상기 철-아연 합금층(21)은 철-아연-알루미늄 합금층(23)으로 변성되고, 상기 아연 도금층(22)은 아연-알루미늄 합금층(24)으로 변성되도록, 상기 제1 도금단계 후 아연-알루미늄 도금조(40)에서 2차 도금하며, 상기 아연-알루미늄 도금조는 460℃ 내지 500℃로 유지되고 상기 2차 도금은 20초 내지 150초 동안 수행되는 제2 도금 단계; 를 포함하고,
    상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 상기 아연-알루미늄 합금층(24)을 합한 두께의 40% 내지 60%인 도금강선으로 형성되며, 상기 제 1도금 단계와 상기 제 2도금 단계의 도금 온도 및 도금 수행시간은 동일한 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함된 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도금강선은 인장강도 2000MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도금강선의 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하인 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금강선의 제조방법.
  8. 제1항에 의해 제조된 도금강선을 여러 가닥 꼬아서 강연선(200)을 제조하는 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선의 제조방법.
  9. 탄소(C) 0.9~1.2 중량%, 규소(Si) 1.0 ~ 1.5 중량%, 망간(Mn) 0.4 ~ 0.6 중량%, 크롬(Cr) 0.2~0.7 중량%, 황(S) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음), 인(P) 0.015 중량% 이하(0%를 포함하지 않음)와 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강선; 및
    상기 강선의 외주면에 도금되며 철과 아연과 알루미늄이 혼합된 철-아연-알루미늄 합금층(23)과, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 외주면에 도금되며 아연과 알루미늄이 혼합된 아연-알루미늄 합금층(24)을 갖는 합금층(20);을 포함하며,
    상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)의 두께는 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)과 상기 아연-알루미늄 합금층(24)을 합한 두께의 40% 내지 60%로 형성되고, 인장강도는 2000MPa 이상이며, 전기저항은 3.2×10-7 Ωm 이하이며, 상기 철-아연-알루미늄 합금층(23)에는 20% 내지 30%의 알루미늄이 포함된 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금강선.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 따른 고강도 도금강선이 여러 가닥 꼬아진 것을 특징으로 하는 가공송전선 보강용 고강도 도금 강연선.
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